解析涂装工艺装备现状解析及未来发展规划

文章来源：中国表面工程协会

一、现状　　

我国是制造业大国，在工业生产过程中，涂装工艺涉及的行业众多，包括涉及到涂装过程的所有行业，如机动车制造与维修、家具、家用电器、金属制品加工、彩钢板、集装箱、造船、电器设备、管业等等。　　涂料行业属于新材料领域。环保涂料包括：水性涂料、粉末涂料、辐射固化涂料和高固体分涂料等。由于环保涂料等尚处于研发初期，一些关键技术问题还远没有解决。因此溶剂涂料使用量占涂料总量的50-60.我国2009年工业涂料产量为911.4万吨，其中溶剂型涂料占60.2010年的涂料产量产量（中国涂料工业年鉴，2011），为970万吨，其中溶剂型涂料占52.1.每年约有350万吨（含涂装时使用的稀释剂）的VOCs在涂料的使用过程中挥发到大气中（仅二甲苯就有数十万吨），污染浪费非常严重。由于近年来发展非常快，平均以15速度在增长，在2012年的产量达到1200万吨以上（进出口量可以忽略不计），其中工业涂料约占70，即840万吨左右，以此计算的VOCs排放量约在600万吨以上。成为目前我国工业VOCs排放的最大来源，对我国工业VOCs排放的影响最大。

生产和应用过程中会造成环境危害：如VOC排放、甲醛及重金属残留、游离TDI挥发等。我国已经制定了一系列强制性的涂料国标，其中仅2009年就制修订了以《GB24408-2009建筑用外墙涂料中有害物质限量》为代表的5个强制性涂料标准。同时，国外更加严格的环保法规（如HAPs法规、VOCs法规、REACH法规RoHS指令等）对我国涂料产品、原材料乃至下游的家电、玩具、家具等终端产品的出口都设置了更高的门槛（绿色壁垒和技术壁垒）。为此在这样监管日益严格的形势下，加强涂料技术创新、开发升级环保涂料是发展的大势所趋。同时对使用常规溶剂涂料的用户需加强VOCs处理技术创新。

　　

1.涂装工艺、装备现状　　

    我国涂装工艺及设备发展较快。在环保、节能减排和资源利用率方面差距较大。很多涂装线VOC排放量不达标，单位涂装面积的能耗量、耗水量和涂装材料耗用量都偏高，没有相应的强制政策。如我国虽是汽车生产大国，但还不是强国，汽车涂装也不例外。　　

1）常规汽车工艺（完整工艺）　　白车身进入前处理电泳电泳烘干（裂解物排放）电泳打磨（粉尘颗粒排放）焊缝密封（VOCs排放）PVC车底喷胶（VOCs排放）中涂喷涂（VOCs排放）中涂流平（VOCs排放）中涂烘干（VOCs排放）中涂报交面漆喷涂（含罩光漆）（VOCs排放）面漆流平（VOCs排放）面漆烘干（VOCs排放）检查点补（VOCs排放）精饰质保空腔喷蜡（VOCs排放）总装车间　　

2）常规汽配工艺（完整工艺）　　前处理（电泳电泳烘干）或（脱水烘干）中涂喷涂中涂流平中涂烘干面漆喷涂面漆流平面漆烘干　　

3）常规集装箱工艺（完整工艺）　　喷砂喷锌中涂喷涂中涂流平中涂烘干面漆喷涂面漆流平面漆烘干　

4）常规家电工艺（完整工艺）　　前处理（电泳电泳烘干）或（脱水烘干）中涂喷涂中涂流平中涂烘干面漆喷涂面漆流平面漆烘干　　前处理脱水烘干粉末喷涂粉末烘干（无VOCs排放）　　

5）常规喷漆室设备　　大于95的喷漆室采用全新风形式强制送风、排风，VOCs为低浓度大风量高空直接排放。如处理VOCs，需增加VOCs浓缩装置。　　5喷漆室采用循环形式强制送风、排风，VOCs浓度相对较高，可处理后排放。此形式只适合自动喷漆室，不适合人工喷漆室。　　

6）常规流平室设备　　VOCs浓度相对较高，可处理后排放。但国内只有5-10的设备配置VOCs处理装置，正常生产时处理装置使用情况不明。　　

7）常规油漆烘干室设备　　VOCs浓度相对较高，可处理后排放。但国内只有5-10的设备配置VOCs处理装置，正常生产时处理装置使用情况不明。　　

8）常规VOCs处理装置　　国内常用的VOCs处理装置为活性炭吸附，催化燃烧，高温焚烧（RTO、TNV），中温焚烧（烘干室加热装置的拓展，如四元体机组），辐射 VOCs处理（CIR）。　　

活性炭吸附，催化燃烧一次投资较低，使用成本较高，处理效果较差，一般为小型生产线使用，设备使用率低。　　高温焚烧（RTO、TNV）一次投资较高，使用成本较低，处理效果较高，一般为中大型生产线使用，设备使用率相对较高，特别是TNV的余热供烘干室使用，设备使用率很高。　　

2.现有问题　　

1）技术发展不均衡，环保涂料、新工艺、新装备有待提高　　虽然我国已经成为最大的涂料生产和消费国，但还不是涂料科技、涂装工程强国，国内企业生产的涂料品种的技术水平层次不齐，国内涂装工程的技术水平层次不齐，仍存在比较大的差距。尤其是各领域中的环保涂料、节能减排新工艺、新装备的技术还亟待提高。　　因中国对涂装工程没有强制性的节能减排政策，企业对已有涂装生产线没有改造的积极性，节能环保的新涂料、新工艺、新装备应用得不到推广。　　

2）企业多，规模小，环保技术弱，环保意识差　　据统计，我国目前约有8000家涂料制造企业，大多是中小企业。低水平的重复建设十分严重，生产能力过剩，人力资源低效使用，存在很大的浪费。对于高水平，高技术含量的环保涂料、环保设备投入甚少，有些企业配置环保设备但很少使用。因此，加强企业专业化、特色化引导、壮大企业规模、集中资源开发环保涂料、性价比高的环保设备是实现持续发展的重要课题。　　

3）非环保涂料为主的局面还有待改善　　我国涂料产量中50-60为溶剂型涂料。　　每年可造成近350万吨的挥发性有机化合物（VOCs）排放到大气环境中，污染浪费非常严重。　　在使用溶剂型涂料的企业中，约95喷漆室的VOCs为低浓度大风量高空直接排放，90烘干室、流平室的VOCs为高浓度小风量高空直接排放，其余部分设置VOCs处理装置，但VOCs处理装置的技术参差不齐，且因没有长效监督体制，正常生产时VOCs处理装置使用率不高。　　

4）以标准和法规促进涂料业、环保设备健康发展的体系尚未形成　　目前，我国环保涂料标准体系、VOCs排放体系和相关重要的基础标准仅初步建立，还待完善，标准的落后减缓了我国涂料业、环保设备与国际接轨的进程，影响了我国涂料业、环保设备国际竞争力的提升。　　

3.涂装（喷涂）工艺废气的特点：　　

（1）通常伴随产生大量的过喷的漆雾颗粒物；　　

（2）涂料的种类多，使用的溶剂不同，所含有机物成分复杂（涂料中有机溶剂包括：苯类、醚类、脂类、酮类、醇类、醇醚类、烃类等十几大类，一些低分子助剂都可能恢复到大气中，有些苯类、醇脂类属于双高产量和三致物质）；　　

（3）喷涂过程强制规定强制送、排风作业，排放风量大、有机物浓度低。因此涂装废气的治理难度大，治理成本高，治理效果差，是目前我国工业VOCs排放治理的一个难题。　　在目前我国涉及到涂装工艺的一些重点行业中，如机动车制造与维修、家具、家电、机械装备制造、管业、造船、集装箱等等，喷涂废气的治理工作近年来刚刚起步，只有很少一部分的废气得到了治理，而且现有治理设备的运行效率低，运行状况差，减排效果差。由于我国是制造业大国，在VOCs排放量大的产品重污染行业中，如家具制造、集装箱、造船、汽车、家电等等均在世界上占有很高的份额。因此，在今后我国的工业固定源VOCs减排中，涂装废气的治理是重中之重。　　

二、发展规划

以结构调整和发展方式转变为主线，实施调整转型、创新升级的战略，在国家相关政策导向下，着力调整产业技术结构和企业组织结构，加强自主创新和形成自主技术、标准和品牌，加大培育发展新兴环保涂料品种，推广新工艺、新装备应用，加快对已有节能环保方面较差涂装生产线的改造。　　

1）加快发展环保型涂料产品　　溶剂涂料：汽车产品在涂装过程中，涂料成本不到整个涂装成本的20，其余80是涂装过程中所消耗的成本。因此降低涂料中挥发性有机物（VOC）含量、缩短涂装工艺流程，优化涂装线布局，合理安排生产，提高产品的一次合格率，可降低整车成本并节能环保。　　环保涂料：推广水性化、无溶剂化（粉末涂料、辐射固化涂料）和高固体分化等新技术应用。　　

2）推广新工艺、新装备应用　　如针对整车涂装，推广整车涂装免中涂工艺，同时取消了中涂打磨工序、缩简了涂装生产线、降低了环境污染，减少了废弃物的排放量。　　推广采用自动喷涂装置，降低油漆过喷量（降低油漆消耗量），采用循环形式的送排风装置并配置VOCs处理装置。　　推广高效节能的VOCs处理装置，降低使用成本。　　

3）加快已有涂装生产线的改造　　中国目前已有的大部分的涂装生产线的工艺、装备技术相对较差，且无VOCs处理装置，环境污染很大，通过国家相关的政策导向，对此生产线进行改造升级，是降低VOCs排放的重中之重。　　

4）加快制定相关的国家政策，对VOCs处理、排放有明确规定，对VOCs处理装置的使用情况建立长效监督体制。

关键词:涂装、水性涂料 
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